(57)【要約】【課題】ディフューザ通路へのベーンの突出及びそのベーンのハウジング内への収容を切り替えることを可能としつつディフューザ通路を十分に冷却することが可能な遠心圧縮機を提供する。【解決手段】本発明の遠心圧縮機２は、ディフューザ通路７に軸線Ａｘ方向に並び、かつディフューザ通路７と隣接するようにハウジング５に設けられた収容室８と、収容室８内に設けられたベース部１１及びベース部１１からディフューザ通路７側に延びるベーン１２とを有し、かつ軸線Ａｘ方向に移動可能に設けられた可動ベーン１０と、ベーン１２がディフューザ通路７内に突出する突出位置とベーン１２がディフューザ通路７からハウジング５内に収容される後退位置との間で可動ベーン１０を駆動する駆動装置２０とを備え、ベース部１１にはベース部１１を冷却する冷却素子１３が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インペラを内部に収容するとともに前記インペラを軸線回りに回転自在に支持するハウジングと、前記インペラの外周に配置されるように前記ハウジングに設けられた渦巻き状のスクロールと、前記インペラの吐出側と前記スクロールとを通じるように前記ハウジングに設けられたディフューザ通路と、前記ディフューザ通路と前記軸線方向に並び、かつ前記ディフューザ通路と隣接するように前記ハウジングに設けられた収容室と、前記収容室内に設けられたベース部及び前記ベース部から前記ディフューザ通路側に延びるベーンとを有し、かつ前記軸線方向に移動可能に設けられた可動ベーンと、前記ベーンが前記ディフューザ通路内に突出する突出位置と前記ベーンが前記突出位置よりも前記収容室側に後退した後退位置との間で前記可動ベーンを駆動する駆動手段と、前記ベース部に設けられて前記ベース部を冷却する冷却手段と、を備えている遠心圧縮機。
【請求項２】
前記冷却手段としてペルチェ素子が前記ベース部に設けられている請求項１に記載の遠心圧縮機。
【請求項３】
前記冷却手段として、冷却液を流す冷却通路と、前記冷却通路と冷却液の供給源とを接続する供給通路と、前記冷却通路と所定の排出先とを接続する排出通路と、が前記ベース部に設けられている請求項１に記載の遠心圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インペラの突出側とスクロールとを連通するディフューザ通路にベーンを突出させたりそのベーンをハウジング内に後退させたりすることが可能な遠心圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関に対して過給するターボ過給機に組み込まれた遠心圧縮機として、ディフューザ流路の一部を構成するシールプレートに冷却路を設け、この冷却路に冷却水を流すことによりシールプレートのディフューザ流路に臨接する部分を冷却するものが知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−４４４５１号公報
【特許文献２】特開２００８−１６９７８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ターボ過給機に組み込まれる遠心圧縮機として、ディフューザ通路にベーンを突出させたり、そのベーンをハウジング内に後退して収容したりすることが可能なものが知られている。このような遠心圧縮機では、ハウジングにベーンを収容するための空間がディフューザ通路と隣接するように設けられるので、ディフューザ通路の近くに冷却路を形成し難い。また、ハウジングに形成する冷却路の流路断面積が小さくなり、冷却水の流量が不足してディフューザ通路の冷却を十分に行うことができなくなるおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、ディフューザ通路へのベーンの突出及びそのベーンのハウジング内への収容を切り替えることを可能としつつディフューザ通路を十分に冷却することが可能な遠心圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の遠心圧縮機は、インペラを内部に収容するとともに前記インペラを軸線回りに回転自在に支持するハウジングと、前記インペラの外周に配置されるように前記ハウジングに設けられた渦巻き状のスクロールと、前記インペラの吐出側と前記スクロールとを通じるように前記ハウジングに設けられたディフューザ通路と、前記ディフューザ通路と前記軸線方向に並び、かつ前記ディフューザ通路と隣接するように前記ハウジングに設けられた収容室と、前記収容室内に設けられたベース部及び前記ベース部から前記ディフューザ通路側に延びるベーンとを有し、かつ前記軸線方向に移動可能に設けられた可動ベーンと、前記ベーンが前記ディフューザ通路内に突出する突出位置と前記ベーンが前記突出位置よりも前記収容室側に後退した後退位置との間で前記可動ベーンを駆動する駆動手段と、前記ベース部に設けられて前記ベース部を冷却する冷却手段と、を備えている（請求項１）。
【０００７】
本発明の遠心圧縮機によれば、冷却手段によってベース部を冷却することによりベーンも冷却することができるので、可動ベーン全体を冷却手段で冷却することができる。そして、この可動ベーンによりディフューザ通路の熱を吸収することができるので、ディフューザ通路を十分に冷却することができる。そのため、ディフューザ通路へのベーンの突出及びそのベーンのハウジング内への収容を切り替えることを可能としつつディフューザ通路を十分に冷却することができる。また、このようにディフューザ通路を十分に冷却できることにより、例えばディフューザ通路内にオイルが付着してそのオイルが熱で炭化して固着する、いわゆるオイルコーキングを抑制することができる。さらに、本発明の遠心圧縮機をターボ過給機のコンプレッサとして用いた場合は、冷却されているベーンをディフューザ通路に突出させることにより吸気を冷却することができる。そのため、過給効率を向上させることができる。
【０００８】
本発明の遠心圧縮機の一形態においては、前記冷却手段としてペルチェ素子が前記ベース部に設けられていてもよい（請求項２）。この場合、ペルチェ素子に流す電流を制御することにより、容易に可動ベーンの温度制御を行うことができる。
【０００９】
本発明の遠心圧縮機の一形態においては、前記冷却手段として、冷却液を流す冷却通路と、前記冷却通路と冷却液の供給源とを接続する供給通路と、前記冷却通路と所定の排出先とを接続する排出通路と、が前記ベース部に設けられていてもよい（請求項３）。この場合、冷却液を冷却通路に流すことにより、この冷却液でベース部を冷却することができる。
【発明の効果】
【００１０】
以上に説明したように、本発明の遠心圧縮機によれば、可動ベーンのベース部に冷却手段を設けたので、ディフューザ通路へのベーンの突出及びそのベーンのハウジング内への収容を切り替えることを可能としつつディフューザ通路を十分に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一形態に係る遠心圧縮機が組み込まれたターボ過給機の要部を示す図。
【図２】可動ベーンの一部を拡大して示す図。
【図３】可動ベーンの一部の斜視図。
【図４】操作部を図１の矢印IV方向から見た斜視図。
【図５】遠心圧縮機における空気流量と圧力比との関係の一例を示す図。
【図６】本発明の遠心圧縮機の変形例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本発明の一形態に係る遠心圧縮機が組み込まれたターボ過給機の要部を示している。このターボ過給機１は、不図示の内燃機関（以下、エンジンと称することもある。）を過給するためのものである。ターボ過給機１は不図示のタービンを有し、そのタービンによって遠心圧縮機２を駆動するように構成されている。遠心圧縮機（以下、圧縮機と略称することがある。）２は、複数の翼３が周方向に設けられたインペラ４と、そのインペラ４を内部に収容するとともにインペラ４を軸線Ａｘ回りに回転自在に支持するハウジング５とを備えている。ハウジング５には、インペラ４の外周に配置される渦巻き状のスクロール６と、インペラ４の吐出側４ａとスクロール６とを通じるディフューザ通路７とが設けられている。またハウジング５には、ディフューザ通路７と隣接するように収容室８が設けられている。この収容室８は、ディフューザ通路７と軸線Ａｘ方向に並ぶように配置されている。収容室８は、軸線Ａｘを中心とした環状に形成されている。ディフューザ通路７と収容室８とは、隔壁９にて区分されている。
【００１３】
圧縮機２は、可動ベーン１０と、可動ベーン１０を駆動する駆動手段としての駆動装置２０とを備えている。図２は、可動ベーン１０の一部を拡大して示している。また、図３は可動ベーンの一部の斜視図である。これらの図に示したように可動ベーン１０は、中心に貫通孔が設けられた円板状のベース部１１と、そのベース部１１に設けられる複数のディフューザベーン（以下、ベーンと略称することがある。）１２とを備えている。これらのベーン１２は、ベース部１１に周方向に等間隔で設けられている。また、各ベーン１２は、ベース部１１の同一の面から軸線Ａｘ方向に延びている。隔壁９にはこれらベーン１２に対応する貫通孔９ａが設けられており、可動ベーン１０は各ベーン１２が各貫通孔９ａに挿入されるように収容室８内に配置される。そのため、各ベーン１２は、ベース部１１からディフューザ通路７側に延びるように配置される。
【００１４】
可動ベーン１０は、図１に示した突出位置と不図示の後退位置との間で軸線Ａｘ方向に移動可能に収容室８内に設けられている。なお、可動ベーン１０は、軸線Ａｘ回りには回転不能に収容室８内に設けられている。突出位置では、可動ベーン１０の各ベーン１２がディフューザ通路７に突出し、かつこれらベーン１２の先端が隔壁９と対向する対向面７ａに接する。すなわち、ディフューザ通路７内に各ベーン１２が配置される。一方、後退位置では、ベース部１１が図１の右側に移動して各ベーン１２がハウジング５内に収容される。そのため、この状態ではディフューザ通路７から各ベーン１２が無い、いわゆるベーンレス状態となる。図２に拡大して示したようにベース部１１には、冷却手段としての冷却素子１３が取り付けられている。冷却素子としては、例えばペルチェ素子が使用される。なお、冷却素子としては、ペルチェ素子の他に熱を電気に変換することが可能な種々の素子を使用してよい。冷却素子１３は、ベーン１２が設けられている側とは反対の側に取り付けられている。また、冷却素子１３は、ベース部１１に全周に亘って設けられている。なお、図示は省略したが、この冷却素子１３は電源と接続されている。
【００１５】
駆動装置２０は、可動ベース１０のベース部１１を操作する操作部２１と、操作部２１を駆動する電動アクチュエータ２２とを備えている。操作部２１は、収容室８内に軸線Ａｘ回りに回転可能、かつ軸線Ａｘ方向移動不能なように設けられている。そして、可動ベーン１０のベース部１１は、操作部２１の内側に操作部２１と同軸になるように配置されている。操作部２１には、図１に示したように軸線Ａｘに対して傾いた方向に延びるカム孔２１ａが設けられている。一方、図３に示したようにベース部１１の外周面には径方向外側に突出した突起部１１ａが設けられている。そして、ベース部１１は、この突起部１１ａがカム孔２１ａに挿入されるように操作部２１の内側に設けられている。図４は、操作部２１を図１の矢印IV方向から見た斜視図である。この図に示したように電動アクチュエータ２２は、不図示のモータにて伸縮可能なロッド２２ａを備えている。そして、このロッド２２ａは、リンケージ２３を介して操作部２１と接続されている。このリンケージ２３は、図１に示したようにハウジング５に回転可能に支持されている。
【００１６】
この駆動装置２０によれば、図４に示したように電動アクチュエータ２２のロッドａを伸縮させることにより、操作部２１を軸線Ａｘ回りに左右に回転させることができる。そして、このように操作部２１が回転するとベース部１１の突起部１１ａがカム孔２１ａにて操作される。上述したようにカム孔２１ａは軸線Ａｘに対して傾いた方向に延びている。操作部２１は軸線Ａｘ方向に移動不能、かつ軸線Ａｘ回りには回転可能に設けられ、一方のベース部１１は軸線Ａｘ方向に移動可能、かつ軸線Ａｘ回りには回転不能に設けられている。そのため、操作部２１が図１の矢印Ｒ方向（図１の奥側）に回転するとカム孔２１ａによって突起部１１ａが図１の矢印Ｆ方向（図１の左側）に押されるので、可動ベーン１０を突出位置に移動させることができる。一方、操作部２１が図１の矢印Ｌ方向（図１の手前側）に回転するとカム孔２１ａによって突起部１１ａが図１の矢印Ｂ方向（図１の右側）に押されるので、可動ベーン１０を後退位置に移動させることができる。
【００１７】
図５は、圧縮機２における空気流量と圧力比との関係の一例を示している。なお、圧力比は、圧縮機２の入口の空気の圧力と圧縮機２の出口の空気の圧力との比である。なお、図５の実線Ｌ１がエンジン作動線を示し、破線Ｌ２がサージラインを示している。そして、アクチュエータ２２は、圧縮機２の運転状態がこの図の領域Ａ１の場合には可動ベーン１０が突出位置になり、圧縮機２の運転状態がこの図の領域Ａ２の場合には可動ベーン１０が後退位置になるように制御される。
【００１８】
この形態の遠心圧縮機２によれば、その運転状態に応じて可動ベーン１０を突出位置及び後退位置に移動させることができる。また、可動ベーン１０に冷却素子１３を設けたので、この冷却素子１３で可動ベーン１０を冷却することができる。そして、このように可動ベーン１０を冷却することによりディフューザ通路７を冷却することができる。そのため、ディフューザ通路７へのベーン１２の突出及びそのベーン１２のハウジング５内への収容を切り替え可能としつつディフューザ通路７を十分に冷却することができる。そして、これによりディフューザ通路７におけるオイルコーキングの発生を抑制できる。また、冷却されているベーン１２をディフューザ通路７内に突出させることにより、圧縮された空気をこのベーン１２で冷却することができる。そのため、この場合はベーン１２にてコンプレッサ効率を改善するとともにベーン１２で空気を冷却して過給効率を向上させることができる。
【００１９】
図６は、本発明の遠心圧縮機２の変形例を示している。なお、この変形例では可動ベーン１０の構造のみが異なり、それ以外は上述した形態と同じである。そのため、上述した形態と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。図６はこの変形例の可動ベーン１０を拡大して示している。この図に示したようにこの変形例では、可動ベーン１０の内部に冷却通路３０が形成されている。冷却通路３０は、ベース部１１の全周に亘って設けられている。冷却通路３０には、入口３０ａ及び出口３０ｂが設けられている。入口３０ａと出口３０ｂとは、例えば１８０°離した位置に設けられている。入口３０ａには、冷却通路３０とエンジンのウォータポンプとを接続する供給通路３１が接続されている。一方、出口３０ｂには、冷却通路３０とエンジンのラジエータとを接続する排出通路３２が接続されている。供給通路３１及び排出通路３２には、可動ベーン１０の移動に伴って伸縮するようにベローズ伸縮管が使用される。
【００２０】
この場合、冷却通路３０に冷却水を流すことによりベース部１１を冷却することができるので、上述した形態と同様にディフューザ通路７を冷却することができる。このように冷却することにより、冷却通路３０、供給通路３１、及び排出通路３２が本発明の冷却手段として機能する。また、エンジンのウォータポンプが本発明の冷却液の供給源に対応し、エンジンのラジエータが本発明の所定の排出先に対応する。なお、供給通路３１及び排出通路３２は伸縮可能な管であればよく、例えばスライド式伸縮管、又はフレキシブルチューブ等を使用してもよい。
【００２１】
本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、上述した形態では、本発明の遠心圧縮機をターボ過給機に組み込んだ形態を示したが、本発明の遠心圧縮機はターボ過給機に組み込まずに単独で使用してもよい。この場合は、例えばモータ等の動力源でインペラを駆動する。
【符号の説明】
【００２２】
２  遠心圧縮機
４  インペラ
４ａ  吐出側
５  ハウジング
６  スクロール
７  ディフューザ通路
８  収容室
１０  可動ベーン
１１  ベース部
１２  ディフューザベーン
１３  冷却素子（冷却手段、ペルチェ素子）
２０  駆動装置（駆動手段）
３０  冷却通路
３１  供給通路
３２  排出通路
Ａｘ  軸線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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